Микромеханика
Точная механика родилась еще в XVII веке - с появлением стенных и настольных
Часов. Она не потребовала качественного технологического скачка, поскольку
Использовала традиционные приемы, но только в более мелких масштабах. И сегодня,
Как ни малы здесь детали, их еще можно изготовлять по общим стандартам, работая
Теми же инструментами и на тех же станках - пусть самых прецизионных, - применяя
Обычные способы сборки изделий.
"Ключевым тут является, пожалуй, механический обрабатывающий инструмент, - пишет
В журнале "Техника - молодежи" Борис Понкра-тов. - Его возможности и ставят
Пределы миниатюризации. Но в этих пределах точная механика переживает ныне
Бурный расцвет. Она все шире внедряется в самую массовую продукцию -
Фотоаппараты, аудио-видеотехнику, дисководы и принтеры для персональных
Компьютеров, ксероксы - не говоря уж о различном специальном оборудовании,
Например, для состыковки волоконно-оптических линий связи.
Лазерная микрообработка одна занимает целый диапазон, хотя, надо сразу сказать,
Самостоятельного значения не имеет: принципиально новых операций тут немного. В
Основном речь идет о пайке микросхем и создании отверстий различной формы
(скажем, в фильерах для получения сверхтонких волокон из синтетических смол).
Зато настоящего революционного технологического перевооружения требует следующий шаг - микромеханика Размеры
Микромеханических устройств таковы, что для их создания недостаточно малых и
Сверхмалых устройств В качестве критерия возьмем минимальные размеры объектов, с
Которыми способна манипулировать данная технология Для упрощения картины
Округлим величины с точностью до порядка И нанеся их на масштабную шкалу,
Получим своего рода спектр, где каждая технология занимает определенный
"диапазон" (примерные минимальные размеры даны в миллиметрах) классическая
Точная механика - 1, лазерная микрообработка - 0,01, микромеханика и
Микроэлектроника - 0,0001, нанотехнология -0,000001"
Рубеж поистине роковой для любых механизмов - расстояния менее 100 нм Тогда
Заметно "слабеют" законы классической механики, и все больше дают себя знать
Межатомные силы, тепловые колебания, квантовые эффекты Резко затрудняется
Локализация элементов устройств, теряет смысл понятие траекторий их движения
Короче, в подобных условиях вообще нельзя говорить о "механизмах", состоящих из
"деталей"
Микромеханике повезло ей с самого начала удалось устроиться "на плечах гиганта"
- микроэлектроники, получив от нее практически готовую технологию массового
Производства Ведь отработанная и постоянно развивающаяся технология сложнейших
Электронных микросхем лежит в том же диапазоне масштабов И точно так же, как на
Одной пластинке кремния получают многие сотни готовых интегральных схем,
Оказалось возможным делать разом несколько сот механических деталей То есть
Наладить нормальное массовое производство
Кремний, используемый в микроэлектронике, стал основным материалом и для
Микромеханизмов Тем более что здесь открылась замечательная возможность
Создавать и те и другие структуры в комплексе, в едином технологическом процессе
Производство таких гибридов оказалось настолько дешевым, что некоторые образцы
Быстро нашли применение в производстве самой массовой коммерческой продукции,
Например, кремниевый акселерометр, которым теперь снабжена одна из известных
Систем безопасности в автомобилях - надувной мешок
Инерционный датчик этого прибора спроектирован Ричардом Мюлпе-ром из
Калифорнийского университета В общих чертах конструкция предельно проста
Кремниевый стерженек диаметром в несколько микрон подвешен над отверстием,
Проделанным в кремниевой же подложке Когда возникает ускорение, стерженек с
Подведенным к нему электрическим потенциалом начинает вибрировать и индуцирует сигнал, поступающий на обработку в
Микропроцессор, расположенный в десятке микрон по соседству
Достаточно резкое падение скорости (в момент удара при аварии) мгновенно
Фиксируется акселерометром, и он выдает команду на наполнение воздушной подушки
В центре рулевого колеса, предохраняющей водителя от самой типичной травмы -
Удара о руль или ветровое стекло
Японская корпорация "Тошиба" создала электромагнитный двигатель диаметром 0,8
Миллиметра и весом 4 миллиграмма Мощность его, разумеется, невелика, но
Достаточна для миниатюрных роботов, разработкой которых сейчас упорно занимаются
Ведущие компании страны под общим руководством Министерства экономики и
Промышленности Помимо "Тоши-бы" главную скрипку в этой программе играют
Корпорации "Мицубиси электрик" и "Хитачи" Длина разрабатываемых ими роботов - от
Сантиметра до нескольких миллиметров Человек будет заглатывать капсулу с таким
Устройством, и после растворения ее оболочки аппарат, повинуясь радиосигналам и
Вложенной в него программе, начнет самостоятельное движение по кровеносным
Сосудам, желудочно-кишечному тракту и другим путям
Миниатюрные роботы предназначены для диагностики, проведения микроопераций, для
Доставки лекарств точно по назначению и в нужное время Их предполагают
Использовать также для ремонта и смены батарей у искусственных органов
Немецкая фирма "Микротек" уже создала прототип медицинского инструмента нового
Типа - миниатюрную "подводную лодку" для плавания по кровеносным сосудам Под
Управлением врача она способна выполнять некоторые операции
Длина этого автономного зонда - 4 миллиметра, а диаметр - 0,65 миллиметра
Двигателя у него нет, винт приводится во вращение с помощью внешнего переменного
Магнитного поля, которое позволяет развивать скорость до одного метр в час В
Дальнейшем микрозонд оснастят фрезой для снятия холестериновых бляшек со стенок
Сосудов Он сможет переносить капсулы с лекарством в нужное место Предлагается и
Еще один вариант - размещать на таких микроаппаратах генераторы ультразвука
Просвечивая органы пациента изнутри, врачи получат информацию, остающуюся
Недоступной при обычной диагностике
Нашли применение и еще несколько скромных, но полезных микроприборов - например,
Встроенный непосредственно в подшипник измеритель скорости вращения или
Внутренние датчики артериального давления, сердечного ритма, содержания сахара в
Крови и других параметров организма, передающие информацию наружу радиосигналом
